JP2002009392A - Semiconductor light-emitting element and manufacturing method thereof - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a GaN semiconductor laser which is formed with a resonator thereon by a selective growth. SOLUTION: A GaN semiconductor laser has a double heterostructure that a Ga0.8In0.2N active layer 5 is held between an n-type Al0.1Ga0.9N clad layer 4 and a p-type Al0.1Ga0.9N clad layer 6 via an n-type GaN contact layer 3 on the face (0001) sapphire substrate 1. A p-type GaN contact layer 7 is provided on the upper part of the layer 6 and a p-side electrode 8 is provided on the side of the layer 7. As the semiconductor multilayer film comprising the layer 5 is formed in an aperture formed in an insulating film by a selective growth, a resonator mirror can be formed on the GaN semiconductor laser by a selective growth even though an etching is not used.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は青色発光ダイオー
ド、青色半導体レーザ等の半導体素子に用いられる窒化
ガリウム系化合物半導体の発光素子およびその製造方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gallium nitride compound semiconductor light emitting device used for a semiconductor device such as a blue light emitting diode and a blue semiconductor laser, and a method of manufacturing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＡｌxＧａyＩｎzＮ（但し、０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）の窒素をＶ族元素とする
化合物半導体は、最近、常温におけるレーザ発振が発表
され、青色半導体レーザ等の発光素子等への応用が期待
されている（例えば、アプライド・フィジクス・レター
６９（１９９６年）４０５６項−４０５８項（Applied
Physics Lettes 69 (1996) 4056-4058））。この窒化ガ
リウム系化合物半導体を有する半導体素子は、サファイ
ア基板上にＡｌxＧａ1-xＮ、ＩｎyＧａ1-yＮから成るｎ
型層、ｉ型層、あるいはｐ型層を積層することによって
得られる。2. Description of the Related Art AlxGayInzN (where 0 ≦ x ≦
1,0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) compound semiconductors using nitrogen as a Group V element have recently been reported to emit laser at room temperature, and are expected to be applied to light emitting devices such as blue semiconductor lasers. (For example, Applied Physics Letter 69 (1996), pp. 4056-4058 (Applied
Physics Lettes 69 (1996) 4056-4058)). A semiconductor device having this gallium nitride-based compound semiconductor is composed of an AlxGa1-xN and an InyGa1-yN on a sapphire substrate.
It is obtained by laminating a mold layer, an i-type layer, or a p-type layer.

【０００３】窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長
は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピ
タキシー法（ＭＢＥ法）等の成長方法が用いられる。例
えば、ＭＯＣＶＤ法について簡単に説明すると、サファ
イア基板を設置した反応室内に反応ガスとしてトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）等の有機金属とアンモニア（ＮＨ3）等のガスを供
給し、サファイア基板の表面温度を７００〜１１００℃
の高温に保持して、基板上に窒化ガリウム系化合物半導
体のエピタキシャル層を成長させる。このとき、ジエチ
ル亜鉛（ＤＥＺｎ）、モノシラン（ＳｉＨ4）等を同時
に供給することによって、窒化ガリウム系化合物半導体
をｐ型、ｉ型、あるいはｎ型伝導に制御できる。A gallium nitride-based compound semiconductor is grown by a crystal growth method such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE). For example, the MOCVD method will be briefly described. In a reaction chamber in which a sapphire substrate is installed, trimethyl gallium (TMG), trimethyl aluminum (TM
A) and a gas such as ammonia (NH3) are supplied, and the surface temperature of the sapphire substrate is set to 700 to 1100 ° C.
Is maintained at a high temperature to grow an epitaxial layer of a gallium nitride-based compound semiconductor on the substrate. At this time, by simultaneously supplying diethylzinc (DEZn), monosilane (SiH4), and the like, the gallium nitride-based compound semiconductor can be controlled to p-type, i-type, or n-type conduction.

【０００４】ＧａＮ系の発光素子ではサファイアを基板
を用いており、この場合は、へき開によって半導体レー
ザの共振器を形成するのは困難である。共振器の形成に
はドライエッチング等を用いる必要がある（アプライド
・フィジクス・レター ６９（１９９６年）４０５６項
−４０５８項（Applied Physics Lettes 69 (1996) 405
6-4058））。In a GaN-based light emitting device, sapphire is used as a substrate. In this case, it is difficult to form a resonator of a semiconductor laser by cleavage. It is necessary to use dry etching or the like to form the resonator (Applied Physics Lettes 69 (1996) 405).
6-4058)).

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧａＮ
系の発光素子でドライエッチング等によって共振器を形
成した場合、共振器端面の固有欠陥により非発光中心が
形成され、半導体レーザ等に応用する場合、動作電流が
高くなったり、信頼性を低下させる等の悪影響が生じ
る。SUMMARY OF THE INVENTION However, GaN
When a resonator is formed by dry etching or the like with a system light emitting element, a non-emission center is formed due to an intrinsic defect of the resonator end face, and when applied to a semiconductor laser or the like, the operating current increases or the reliability decreases. And other adverse effects.

【０００６】また、共振器面の凹凸（Roughness）が少
なくとも数十nm以上となり、光の乱反射によってミラー
損失を生じ、しきい値電流や動作電流の上昇をもたら
す。Further, the roughness (Roughness) of the resonator surface becomes at least several tens of nm or more, which causes a mirror loss due to irregular reflection of light, thereby increasing a threshold current and an operating current.

【０００７】そこで本発明は、このような課題を解決
し、信頼性の高い青色半導体レーザ等のＧａＮ系半導体
素子およびその製造方法を提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to solve such problems and to provide a highly reliable GaN-based semiconductor device such as a blue semiconductor laser and a method for manufacturing the same.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の手段は以下の通りである。Means for Solving the Problems To achieve the above object, the means of the present invention are as follows.

【０００９】まず、選択成長可能な膜を用いて活性層を
含む半導体多層膜を成長させ、特に共振器を形成するた
めにドライエッチングを用いることなく、半導体発光素
子を形成することができる。これにより、ドライエッチ
ングによる、端面へのダメージがなく、特性のよい発光
素子とすることができる。First, a semiconductor multilayer film including an active layer is grown using a film that can be selectively grown, and a semiconductor light emitting device can be formed without using dry etching for forming a resonator. Accordingly, a light-emitting element with good characteristics can be obtained without damage to the end face due to dry etching.

【００１０】活性層を含む半導体多層膜を、選択成長可
能な膜の一部の上にもに形成する。多層膜の活性層より
も上の膜は、活性層よりもバンドギャップが大きいの
で、窓構造とすることができ、高出力化を達成できる。
また、この共振器端面を、高抵抗化することも可能であ
る。この高抵抗化には、水素原子を含有するガス中で熱
処理する方法を用いると容易に高抵抗とすることができ
る。A semiconductor multilayer film including an active layer is also formed on a part of a film which can be selectively grown. Since the film above the active layer of the multilayer film has a larger band gap than the active layer, a window structure can be obtained, and high output can be achieved.
Further, it is possible to increase the resistance of the end face of the resonator. The resistance can be easily increased by using a heat treatment method in a gas containing hydrogen atoms.

【００１１】発光素子のの共振器端面のコーティング膜
をＳｒxＴｉyＯz材料を用いる。これにより、耐圧を高
くできるので、特にＡｌＧａＩｎＮ系のレーザには有効
である。An SrxTiyOz material is used for a coating film on a resonator end face of a light emitting device. As a result, the breakdown voltage can be increased, which is particularly effective for an AlGaInN-based laser.

【００１２】エッチング方法として、半導体の積層膜
が、ＧａxＩｎ1-xＮ（0≦x≦1）と、Ａｌ組成が０．１
以上であるＡｌkＧａlＩｎmＮ（0.1≦k, l, m≦1、k+l+
m=1）とを有する半導体多層膜であって、少なくともフ
ッ素を含有するガスを用いて選択的にＧａxＩｎ1-xＮ層
の一部をエッチングする方法がある。エッチングガスと
しては、塩素を含有するガスとフッ素の含有するガスと
の混合ガスを用いてもよい。As an etching method, a semiconductor laminated film is composed of GaxIn1-xN (0 ≦ x ≦ 1) and an Al composition of 0.1.
AlkGalInmN (0.1 ≦ k, l, m ≦ 1, k + l +
m = 1) and selectively etching a part of the GaxIn1-xN layer using a gas containing at least fluorine. As the etching gas, a mixed gas of a gas containing chlorine and a gas containing fluorine may be used.

【００１３】レーザの横モード制御としては、レーザ光
を単一横モードにするためのストライプ状の開口部を有
する半導体レーザであって、キャリアを活性層に注入す
る幅が該ストライプの幅よりも狭いくする構造、また
は、レーザ光を単一横モードにするためのリッジ状のス
トライプを有する半導体レーザであって、キャリアを活
性層に注入する幅が該リッジ状のストライプの幅よりも
狭くする構造がある。The lateral mode control of the laser is a semiconductor laser having a stripe-shaped opening for converting a laser beam into a single transverse mode, wherein the width of injection of carriers into the active layer is larger than the width of the stripe. A semiconductor laser having a narrow structure or a ridge-shaped stripe for converting a laser beam into a single transverse mode, wherein a width for injecting carriers into the active layer is smaller than a width of the ridge-shaped stripe. There is a structure.

【００１４】ｎ型ＡｌkＧａlＩｎmＮ（0≦k, l, m≦1、
k+l+m=1）への電極として、チタンと白金を含有し、チ
タンがｎ型のＡｌkＧａlＩｎmＮ側に位置するもの、ま
たモリブデンを含有するものがある。さらに、ｎ型のＡ
ｌkＧａlＩｎmＮ（0≦k, l,m≦1、k+l+m=1）への電極と
して、ＴｉＮを含有するものがある。N-type AlkGalInmN (0 ≦ k, l, m ≦ 1,
As an electrode to k + 1 + m = 1), there is an electrode containing titanium and platinum, where titanium is located on the n-type AlkGalInmN side, and an electrode containing molybdenum. Furthermore, n-type A
As an electrode to lkGalInmN (0 ≦ k, l, m ≦ 1, k + 1 + m = 1), there is an electrode containing TiN.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００１６】（実施の形態１）図１にこの発明の一実施
例のＧａＮ系半導体レーザの構造を示す。ＧａＮ系と
は、ＧａＮはもちろん、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、
ＧａＩｎＮ等を含むものとする。(Embodiment 1) FIG. 1 shows the structure of a GaN-based semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. GaN-based means not only GaN but also AlGaN, AlGaInN,
It is assumed that GaInN or the like is included.

【００１７】この半導体レーザは、図１（ａ）に示すよ
うに、例えば（０００１）面サファイア基板１上にｎ−
ＧａＮコンタクト層３を介してＧａ0.8Ｉｎ0.2Ｎ活性層
５をｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４およびｐ−Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６で挟むダブルヘテロ構造を有
している。ｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６の上部に
は、ｐ−ＧａＮコンタクト層７を有し、ｐ−ＧａＮコン
タクト層７側にはｐ側電極８が設けてある。ｐ−ＧａＮ
コンタクト層７、ｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６、
Ｇａ0.8Ｉｎ0.2Ｎ活性層５、ｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラ
ッド層４の一部はエッチングによって除去されている。
また、ｎ−ＧａＮコンタクト層３の一部も層の途中まで
エッチングされており、ｎ−ＧａＮコンタクト層３上に
ｎ側電極９が設けてある。As shown in FIG. 1A, this semiconductor laser is formed on a (0001) plane sapphire substrate 1 by n-type.
The Ga0.8In0.2N active layer 5 is connected to the n-Al0.1Ga0.9N cladding layer 4 and the p-Al
It has a double hetero structure sandwiched between 0.1Ga0.9N cladding layers 6. A p-GaN contact layer 7 is provided above the p-Al0.1Ga0.9N cladding layer 6, and a p-side electrode 8 is provided on the p-GaN contact layer 7 side. p-GaN
Contact layer 7, p-Al0.1Ga0.9N cladding layer 6,
The Ga0.8In0.2N active layer 5 and a part of the n-Al0.1Ga0.9N cladding layer 4 have been removed by etching.
Further, a part of the n-GaN contact layer 3 is also partially etched, and the n-side electrode 9 is provided on the n-GaN contact layer 3.

【００１８】この半導体レーザの共振器ミラーは選択成
長によって形成されている。この共振器ミラーはサファ
イア基板１の主面にほぼ垂直である。選択成長によって
共振器ミラーを形成するために、サファイア基板１上の
ｎ−ＧａＮコンタクト層３の側部にはＳｉＯ2膜２によ
り覆われている。このＳｉＯ2膜２は共振器ミラーを形
成するときの選択成長用のマスクとして設けたものであ
り、最終的にはエッチングによって除去しても構わな
い。選択成長用マスクには、ＳｉＯ2、ＳｉＮx、ＳｉＯ
Ｎ、ＡｌＯx、ＡｌＯＮ、ＴｉＯxを用いることができ
る。The resonator mirror of this semiconductor laser is formed by selective growth. This resonator mirror is substantially perpendicular to the main surface of the sapphire substrate 1. To form a resonator mirror by selective growth, a side portion of the n-GaN contact layer 3 on the sapphire substrate 1 is covered with a SiO2 film 2. This SiO2 film 2 is provided as a mask for selective growth when forming the resonator mirror, and may be finally removed by etching. Selective growth masks include SiO2, SiNx, SiO
N, AlOx, AlON, and TiOx can be used.

【００１９】この素子は、図１（ｂ）で示されるよう
に、サファイア基板１上に選択成長により形成される。
この図１（ｂ）でのＳｉＯ2膜２が選択成長用のマスク
となる。各素子は、図にしめされた点線に沿って分離さ
れ、１つの素子になる。This element is formed on a sapphire substrate 1 by selective growth, as shown in FIG.
The SiO2 film 2 in FIG. 1B serves as a mask for selective growth. Each element is separated along the dotted line shown in the figure to become one element.

【００２０】図１に示す半導体レーザの作製方法の一例
を図２を用いて説明する。レーザ素子は、サファイア基
板上に多数形成できるが、簡単にするため、素子の１つ
の部分について説明を加えていく。An example of a method for manufacturing the semiconductor laser shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. Although a large number of laser elements can be formed on a sapphire substrate, one part of the element will be described for simplicity.

【００２１】まず、（０００１）面サファイア基板１上
にＳｉ０2膜２を堆積し、フォトリソグラフィー技術と
エッチング技術によって、ストライプ状に加工する（図
２（（ａ））。共振器方向の開口部の幅は５００ミクロ
ンである。この幅はレーザの共振器の長さにほぼ合わせ
ればよい。First, an Si02 film 2 is deposited on a (0001) plane sapphire substrate 1 and processed into a stripe shape by photolithography and etching (FIG. 2A). The width is 500 microns, which may be approximately equal to the length of the laser cavity.

【００２２】次に、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ
法）などの結晶成長方法を用いて、サファイア基板１上
にｎ−ＧａＮコンタクト層３、ｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎク
ラッド層４、Ｇａ0.8Ｉｎ0.2Ｎ活性層５、ｐ−Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層６、ｐ−ＧａＮコンタクト層７の
半導体多層膜をエピタキシャル成長する（図２
（（ｂ））。ここで、Ｓｉ０2膜２上には結晶は堆積し
ていない。選択成長により多層膜をエピタキシャル成長
させているのである。Next, metal organic chemical vapor deposition (MOVPE)
Method, the n-GaN contact layer 3, the n-Al0.1 Ga0.9N cladding layer 4, the Ga0.8In0.2N active layer 5, the p-Al0.1
A semiconductor multilayer film of a Ga0.9N cladding layer 6 and a p-GaN contact layer 7 is epitaxially grown (FIG. 2).
((B)). Here, no crystals are deposited on the SiO 2 film 2. The multilayer film is epitaxially grown by selective growth.

【００２３】つぎに、一部の領域のｐ−ＧａＮコンタク
ト層７、ｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６、Ｇａ0.8
Ｉｎ0.2Ｎ活性層５、ｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層
４、およびｎ−ＧａＮコンタクト層３の途中までをイオ
ンミリングによってエッチングする（図２（（Ｃ））。
その後、ｐ−ＧａＮコンタクト層７上にｐ側電極８、ｎ
−ＧａＮコンタクト層３上にｎ側電極９を形成する（図
２（ｄ））。Next, the p-GaN contact layer 7, the p-Al0.1Ga0.9N cladding layer 6, the Ga0.8
The In0.2N active layer 5, the n-Al0.1Ga0.9N cladding layer 4, and the n-GaN contact layer 3 are partially etched by ion milling (FIG. 2 (C)).
After that, the p-side electrode 8, n
-An n-side electrode 9 is formed on the GaN contact layer 3 (FIG. 2D).

【００２４】以上の方法により、図１に示すような半導
体レーザを作製することができる。このレーザの共振器
端面は、選択成長マスクを用いた選択成長により自己整
合的に形成できるので、従来のように、半導体多層膜を
成長した後、共振器を形成するためにドライエッチング
をする必要はない。By the above method, a semiconductor laser as shown in FIG. 1 can be manufactured. Since the cavity facet of this laser can be formed in a self-aligned manner by selective growth using a selective growth mask, it is necessary to dry-etch to form a cavity after growing a semiconductor multilayer film as in the conventional case. There is no.

【００２５】図２（ｂ）のＸ−Ｙ方向の断面、すなわち
共振器方向の断面図は、図３に示すようになっている。
Ｓｉ０2膜２上には、多層膜結晶は堆積していない。選
択成長によって活性層を含む半導体多層膜を成長させて
いるからである。但し、成長条件を選択することによっ
ては、多少、横方向に成長（ラテラル成長）させること
も可能である。これを図４に示す。図のように、半導体
多層膜４〜７は、Ｓｉ０2膜２の上にも形成できる。こ
の場合でも、サファイア基板１に、共振器ミラー２０１
がほぼ垂直であれば、半導体レーザの特性を低下させる
ことはない。FIG. 3 is a cross-sectional view in the XY direction of FIG. 2B, that is, a cross-sectional view in the resonator direction.
No multilayer film crystal is deposited on the SiO 2 film 2. This is because a semiconductor multilayer film including an active layer is grown by selective growth. However, depending on the selection of the growth condition, it is possible to grow the film somewhat in the lateral direction (lateral growth). This is shown in FIG. As shown in the figure, the semiconductor multilayer films 4 to 7 can also be formed on the SiO2 film 2. Also in this case, the resonator mirror 201 is provided on the sapphire substrate 1.
Is substantially perpendicular, the characteristics of the semiconductor laser are not degraded.

【００２６】このラテラル成長を積極的に応用したレー
ザ構造について説明する。共振器ミラー２０１の表面、
すなわち出射面は、レーザ光のエネルギーｈνよりも大
きなバンドギャップを持つｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層やｐ
−ＧａＮ層で覆われた、いわゆる窓構造（Window Struc
ture）になっている。図４では、窓領域として示してあ
る。A laser structure in which the lateral growth is actively applied will be described. The surface of the resonator mirror 201,
That is, the emission surface is formed of a p-Al0.1Ga0.9N layer or a p-Al0.1Ga0.9N layer having a band gap larger than the energy hν of laser light.
-Window structure covered with GaN layer (Window Struc
ture). In FIG. 4, it is shown as a window area.

【００２７】図４のような窓構造を持つレーザでは、Ｃ
ＯＤなどの端面破壊が生じず、窓構造を持たないレーザ
の２倍以上の高い出力を得ることができる。また、短波
長レーザに特有の端面劣化による信頼性の低下も抑制で
き、高い信頼性の半導体レーザを得ることが可能とな
る。In a laser having a window structure as shown in FIG.
End face breakage such as OD does not occur, and a high output more than twice that of a laser having no window structure can be obtained. In addition, it is possible to suppress a decrease in reliability due to end face deterioration peculiar to the short wavelength laser, and it is possible to obtain a highly reliable semiconductor laser.

【００２８】図４の窓領域の多層膜４〜７は、共振器面
と垂直方向の厚みが小さい。しかしながら、端面近傍に
高抵抗領域を設けることにより、この厚みが小さい領域
のリーク電流を抑制することができる。The multilayer films 4 to 7 in the window region in FIG. 4 have a small thickness in the direction perpendicular to the resonator surface. However, by providing the high resistance region near the end face, it is possible to suppress the leakage current in the region where the thickness is small.

【００２９】図６に示すようにｐ型不純物を水素等によ
って不活性化させ、不活性化領域を設ける方法がある。
具体的にはアンモニア（ＮＨ3）ガス中で６００℃でア
ニールしたり、または、水素プラズマ中で３００℃で処
理することによってｐ型不純物を不活性化することがで
きる。この際、不活性化により高抵抗化してはならない
部分、たとえばｐ型コンタクト層やクラッド層などは、
ＳｉＯ2膜等によって被覆し、水素の侵入を防止する必
要がある。As shown in FIG. 6, there is a method in which a p-type impurity is inactivated by hydrogen or the like to provide an inactivated region.
Specifically, the p-type impurity can be inactivated by annealing at 600 ° C. in ammonia (NH 3) gas or treating at 300 ° C. in hydrogen plasma. At this time, portions that should not be made to have a high resistance by passivation, such as a p-type contact layer and a cladding layer,
It is necessary to cover with a SiO2 film or the like to prevent intrusion of hydrogen.

【００３０】次に、この半導体レーザの端面コーティン
グについて説明する。端面コートには、ＳｉＯ2膜２０
３とＳｒＴｉＯ膜２０４から成る多層膜を用いている
（図５（ａ）および（ｂ））。ＧａＮ系の半導体レーザ
では、端面コートにＳｉＯ2とＴｉＯ2の多層膜を用いら
れているが、駆動電圧が約５Ｖと高いために、端面コー
トで微少なリークが生じると、発熱により端面劣化を起
してしまう。特にこのＧａＮ系のレーザように短波長の
レーザでは、この端面からの劣化が信頼性の低下に支配
的である。ここでは、端面コートとして、ＴｉＯ2膜に
Ｓｒを添加したＳｒＴｉＯ膜を用いることによって、高
電圧に耐え、耐圧特性が大幅に向上し、高い信頼性を得
ることができる。このＳｒＴｉＯ膜を用いる端面コート
は、ＧａＮ系半導体レーザに限らず、高耐圧を要求され
るレーザに有効である。Next, the end face coating of the semiconductor laser will be described. An SiO2 film 20 is used for the end face coat.
3 and an SrTiO film 204 (FIGS. 5A and 5B). In a GaN-based semiconductor laser, a multilayer film of SiO2 and TiO2 is used for an end face coat. However, since a driving voltage is as high as about 5 V, if a slight leak occurs in the end face coat, end face deterioration occurs due to heat generation. Would. In particular, in the case of a short-wavelength laser such as this GaN-based laser, the deterioration from the end face is dominant in the reduction in reliability. Here, by using an SrTiO film in which Sr is added to the TiO2 film as the end face coat, it can withstand a high voltage, greatly improve withstand voltage characteristics, and obtain high reliability. The end face coating using the SrTiO film is effective not only for a GaN-based semiconductor laser but also for a laser that requires a high breakdown voltage.

【００３１】次に、このレーザのｎ側電極について説明
する。従来ｎ側の電極にはＴｉとＡｌが用いられている
が、放熱のためのサブマウントへの実装やワイアボンデ
ィングなどを行う際に最表面はＡｕにする必要がある。
しかし、高温や高電圧で動作した場合、Ａｕがｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層まで拡散し、コンタクト抵抗の上昇を招
き、駆動電圧を上昇させてしまうことがわかった。その
結果、信頼性を著しく損なってしまう。これは、Ａｕの
仕事関数が5.1ｅＶと大きく、拡散によってｎ型ＧａＮ
コンタクト層に達するとショットキー障壁が増大してコ
ンタクト抵抗が上昇するためである。このＡｕの拡散を
抑制する方法について図１４を用いて説明する。Next, the n-side electrode of this laser will be described. Conventionally, Ti and Al are used for the n-side electrode, but the outermost surface must be Au when mounting on a submount for heat dissipation or performing wire bonding.
However, when operating at high temperature or high voltage, Au becomes n-type Ga
It has been found that diffusion to the N contact layer leads to an increase in contact resistance and an increase in drive voltage. As a result, reliability is significantly impaired. This is because Au has a large work function of 5.1 eV, and n-type GaN
This is because when reaching the contact layer, the Schottky barrier increases and the contact resistance increases. A method for suppressing the diffusion of Au will be described with reference to FIG.

【００３２】図１４に示すように、ｎ−ＧａＮのコンタ
クトメタルにＭｏ（モリブデン）を用いた。図１４
（ａ）ではＡｕ（金）の下部（ｎ−ＧａＮ側）にＰｔ
（白金）を挿入してある。これにより過剰なＡｕの拡散
を制止でき、コンタクト抵抗の上昇を抑制できる。図１
４（ａ）ではＰｔの下部にさらにＴｉ（チタン）を入れ
てある。Ｐｔもまた仕事関数が5.65ｅＶと高く、拡散に
よりコンタクト抵抗の上昇を招く恐れがある。Ｔｉの挿
入でＰｔの拡散を抑制する。図１４（ｂ）ではＡｕの下
部にＴｉＮを挿入してある。これにより過剰なＡｕの拡
散を制止でき、コンタクト抵抗の上昇を抑制できる。As shown in FIG. 14, Mo (molybdenum) was used as a contact metal of n-GaN. FIG.
In (a), Pt is placed below Au (gold) (n-GaN side).
(Platinum) is inserted. As a result, excessive diffusion of Au can be suppressed, and an increase in contact resistance can be suppressed. Figure 1
In FIG. 4A, Ti (titanium) is further added below Pt. Pt also has a high work function of 5.65 eV, and may cause an increase in contact resistance due to diffusion. The diffusion of Pt is suppressed by the insertion of Ti. In FIG. 14B, TiN is inserted below Au. As a result, excessive diffusion of Au can be suppressed, and an increase in contact resistance can be suppressed.

【００３３】図１４ではｎ−ＧａＮのコンタクトメタル
にＭｏを用いた場合について説明したが、他の金属でも
良く、例えばＷ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌでもよい。ただし、
これれらの金属においてもＡｕやＰｔの拡散を抑制する
ために本発明のような手法をとる必要がある。また、特
にＡｌＧａＩｎＮ系半導体レーザについて述べたが、こ
の電極はダブルヘテロＦＥＴなどの電気デバイスでも使
用することができる。FIG. 14 illustrates the case where Mo is used as the contact metal of n-GaN, but other metals may be used, for example, W, Ta, Ti, or Al. However,
In these metals, it is necessary to adopt a method as in the present invention in order to suppress the diffusion of Au and Pt. Although the AlGaInN-based semiconductor laser has been particularly described, this electrode can also be used in an electric device such as a double hetero FET.

【００３４】（実施の形態２）半導体レーザの単一横モ
ード化のためにリッジ・ストライプの形成やリセス・エ
ッチングを行う必要があるが、その形成プロセスは精度
良く行う必要がある。ＧａＮ系材料ではドライエッチン
グによってリッジ等を形成するが、一般的にエッチング
の停止の判断は、時間制御で行うことが多い。しかし、
この方法ではエッチングに少なくとも±１０％の程度の
誤差を生じることもあり、精度の良いエッチングは期待
できず、横モードの制御といった目的を達成できない。
そこで、精度良くエッチングし、リッジストライプを形
成するための方法を図７を用いて説明する。(Embodiment 2) Although it is necessary to form a ridge stripe and recess etching in order to make a semiconductor laser a single transverse mode, the formation process must be performed with high precision. In the case of a GaN-based material, a ridge or the like is formed by dry etching. In general, the stop of etching is often determined by time control. But,
In this method, an error of at least about ± 10% may occur in the etching, so that accurate etching cannot be expected, and the purpose of controlling the transverse mode cannot be achieved.
Therefore, a method for forming a ridge stripe by performing accurate etching will be described with reference to FIG.

【００３５】まず、（０００１）面サファイア基板３０
１上に有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）などの結晶
成長方法を用いて、ｎ−ＧａＮコンタクト層３０２、ｎ
−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層３０３、活性層３０４、
ｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ第一クラッド層３０５（厚さ０．
１５ミクロン）、ｐ−ＧａＮ第二クラッド層３０６、ｐ
−ＧａＮコンタクト層３０７をエピタキシャル成長する
（図７（（ａ））。次に、Ｓｉ０2膜３０８を堆積し、
フォトリソグラフィー技術とエッチング技術によって、
ストライプ状に加工する（図７（（ｂ））。First, the (0001) plane sapphire substrate 30
The n-GaN contact layers 302 and n are formed on the substrate 1 by using a crystal growth method such as a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method.
-Al0.1Ga0.9N cladding layer 303, active layer 304,
p-Al0.1Ga0.9N first cladding layer 305 (having a thickness of 0.
15 microns), p-GaN second cladding layer 306, p
(FIG. 7A) A GaN contact layer 307 is epitaxially grown (FIG. 7A).
With photolithography technology and etching technology,
It is processed into a stripe shape (FIG. 7B).

【００３６】次に、Ｓｉ０2膜３０８をエッチングマス
クとし、電子サイクロトロン共鳴反応性イオンビームエ
ッチング（ＥＣＲ−ＲＩＢＥ）を用い、塩素（Ｃｌ2）
フッ化硫黄（ＳＦ6）の混合ガスによってｐ−ＧａＮ第
二クラッド層３０６をエッチングする（図７
（（Ｃ））。Next, using the Si02 film 308 as an etching mask, chlorine (Cl2) is applied by using electron cyclotron resonance reactive ion beam etching (ECR-RIBE).
The p-GaN second cladding layer 306 is etched with a mixed gas of sulfur fluoride (SF6) (FIG. 7).
((C)).

【００３７】第二クラッド層３０６のエッチングで、ｐ
−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ第一クラッド層３０５の表面には、
ＡｌとＦとの強固な反応生成物が形成されエッチングが
進行しなくなり、エッチングが停止する。これは、第一
クラッド層３０５のＡｌ組成を０．１以上にしているか
らである。By etching the second cladding layer 306, p
-The surface of the first cladding layer 305
A strong reaction product of Al and F is formed, the etching does not proceed, and the etching stops. This is because the Al composition of the first cladding layer 305 is set to 0.1 or more.

【００３８】その後フッ酸（ＨＦ）によってＳｉ０2膜
３０８を除去し、エッチングした第二クラッド層３０６
を含むリッジストライプ上に新たにＳｉ０2膜３０９を
堆積し、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術を
用いてｎ−ＧａＮコンタクト層までエッチングする（図
８（（ａ））。Thereafter, the SiO 2 film 308 is removed with hydrofluoric acid (HF), and the etched second clad layer 306 is etched.
A new SiO2 film 309 is deposited on the ridge stripe including the ridge stripe, and is etched to the n-GaN contact layer by using a photolithography technique and an etching technique (FIG. 8A).

【００３９】最後に、ｐ−ＧａＮコンタクト層３０７の
上部のＳｉ０2膜３０９の一部に開口部を設けｐ側電極
３１０を形成し、また、ｎ−ＧａＮコンタクト層３０２
にはｎ側電極３１０を形成する（図８（ｂ））。Finally, an opening is formed in a part of the SiO 2 film 309 on the p-GaN contact layer 307 to form the p-side electrode 310, and the n-GaN contact layer 302 is formed.
Next, an n-side electrode 310 is formed (FIG. 8B).

【００４０】ＡｌＧａＩｎＮ系はIII族元素とV族元素の
結合が非常に強く、ドライエッチングにおいては、反応
性より、物理的なスパッタリングを強くする必要があ
る。例えば、Ｃｌ2ガスを用いたＥＣＲ−ＲＩＢＥでは
加速電圧を500ｅＶにしてスパッタリングを強める。ス
パッタリングの強い条件では、ＧａＩｎＮとＡｌＧａＩ
ｎＮの組成を変えても選択性は上がりにくいが、Ａｌの
組成が少なくとも0.1入っていればＳＦ6を加えることに
より、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎで制御良くＧａＮのみをエッチ
ングできることがわかった。エッチングガス中のＦ（フ
ッ素）とＡｌとが強固な結合をするために、このような
選択エッチングが可能である。したがって、エッチング
ガスとしては、ＳＦ6の他に、Ｆを含むものをもちいれ
ばよい。The AlGaInN-based alloy has a very strong bond between the group III element and the group V element. In dry etching, it is necessary to increase physical sputtering rather than reactivity. For example, in ECR-RIBE using Cl2 gas, the acceleration voltage is set to 500 eV to increase sputtering. Under strong sputtering conditions, GaInN and AlGaI
It was found that the selectivity was hardly improved even if the composition of nN was changed, but it was found that only GaN could be etched with Al0.1Ga0.9N with good control by adding SF6 if the composition of Al was at least 0.1. Such selective etching is possible because F (fluorine) and Al in the etching gas form a strong bond. Therefore, an etching gas containing F in addition to SF6 may be used.

【００４１】エッチングに用いるガスは、ＳＦ6のほ
か、ＣＨvＦ4-v（1≦v≦3）または、ＣＣｌwＦ4-w（1≦
w≦3）であればよいし、これらの混合ガスであってもよ
い。The gas used for the etching is SF6, CHvF4-v (1 ≦ v ≦ 3) or CClwF4-w (1 ≦ v).
w ≦ 3) or a mixture of these gases.

【００４２】図１の半導体レーザおよび図２の半導体レ
ーザの製造方法では、横モード制御のためのストライプ
形成については特に説明していないが、例えば図７の方
法が適用して、横モード制御のためのストライプ構造を
有したものにしてもよい。In the method of manufacturing the semiconductor laser shown in FIG. 1 and the semiconductor laser shown in FIG. 2, the formation of stripes for controlling the transverse mode is not particularly described. For example, the method shown in FIG. May have a stripe structure.

【００４３】また、このエッチング方法は、ＡｌＧａＩ
ｎＮ系半導体レーザの場合について述べたが、このエッ
チング方法は、ＡｌＧａＩｎＮ系の電気デバイスでも使
用することができる。This etching method uses AlGaI
Although the description has been given of the case of the nN-based semiconductor laser, this etching method can also be used for an AlGaInN-based electric device.

【００４４】（実施の形態３）実施形態２では、横モー
ド制御のためのストライプを形成した半導体レーザの構
造について説明したが、さらなる横モードの安定化につ
いて図７と図９を用いて説明する。Third Embodiment In the second embodiment, the structure of the semiconductor laser in which the stripe for controlling the transverse mode is formed has been described. Further stabilization of the transverse mode will be described with reference to FIGS. 7 and 9. .

【００４５】この実施形態のレーザストライプ構造は、
ストライプの幅よりも狭い領域に電流注入領域を設ける
ものである。言い換えれば、狭い領域に電流注入し、そ
れよりも広い領域で光の閉じ込めをする構造である。The laser stripe structure of this embodiment is
The current injection region is provided in a region smaller than the width of the stripe. In other words, the structure is such that current is injected into a narrow region and light is confined in a wider region.

【００４６】図１０に示すように、第２クラッド層３０
６、コンタクト層３０７を含むリッジストライプ中に、
不活性化領域４０１が形成され、この領域４０１には電
流が注入されない構造である。このような構造により、
電流 は、電極３１０からコンタクト層３０７を通して
クラッド層３０６に注入される。先ほどもいったよう
に、電流は不活性化領域４０１は流れない。したがっ
て、電流は、不活性化領域４０１にはさまれた領域のク
ラッド層３０６を流れる。さらに電流は、活性層３０４
に注入され、ここでキャリアの再結合により発光するが
光は、不活性化領域４０１を含めたリッジストライプを
感じて、このリッジストライプ中に閉じ込められるよう
になる。As shown in FIG. 10, the second clad layer 30
6. In the ridge stripe including the contact layer 307,
A passivation region 401 is formed, and no current is injected into this region 401. With such a structure,
Current is injected into the cladding layer 306 from the electrode 310 through the contact layer 307. As before, no current flows through the passivation region 401. Therefore, current flows through the cladding layer 306 in the region sandwiched between the passivation regions 401. Further, the current is applied to the active layer 304.
Here, light is emitted due to the recombination of carriers, but the light feels the ridge stripe including the passivation region 401 and is confined in the ridge stripe.

【００４７】図１０で示すこの構造の製造方法について
説明する。図７（ｂ）の工程の後にＨ2プラズマ中で３
５０℃で熱処理すると、図９に示すようにＳｉＯ2膜３
０８の幅５．０ミクロンよりも狭い幅２．５ミクロンを
残してｐ型半導体が不活性化される。これは、水素がｐ
型半導体層３０５〜３０７に侵入することによるパッシ
ベーション効果による。この不活性化領域は、図９にお
いて不活性領域４０１として示してある。その後の工程
は図７ｃ）および図８と同様であるが、最終的には図１
０に示すような構造となる。図１０に示すような構造に
する理由を以下に示す。A method of manufacturing this structure shown in FIG. 10 will be described. After the step of FIG.
When heat-treated at 50 ° C., as shown in FIG.
The p-type semiconductor is passivated leaving a width of 2.5 microns narrower than the width 5.0 microns of 08. This is because hydrogen is p
Due to the passivation effect caused by invading the type semiconductor layers 305 to 307. This inactive area is shown as an inactive area 401 in FIG. The subsequent steps are the same as in FIG. 7c) and FIG. 8, but ultimately in FIG.
The structure shown in FIG. The reason for adopting the structure shown in FIG. 10 will be described below.

【００４８】ＧａＮ系結晶は、正孔の有効質量が他のII
I-V族半導体に比べ大きい。またこのＧａＮ系は発振波
長が短く、高出力化しようとすると端面での劣化が問題
となってくる。したがって、リッジストライプの幅を小
さくし、光の閉じ込めを強くしすぎると光密度があがっ
てしまい、端面破壊が起こりやすくなる。そこでストラ
イプ幅をある程度広く設定し、光密度を低くする構造と
する。In the GaN-based crystal, the effective mass of holes is different from that of other II.
Larger than group IV semiconductors. In addition, this GaN-based material has a short oscillation wavelength, and when it is attempted to increase the output, deterioration at the end face becomes a problem. Therefore, if the width of the ridge stripe is reduced and the confinement of light is too strong, the light density is increased and the end face is easily broken. Therefore, a structure is adopted in which the stripe width is set to be somewhat wide and the light density is reduced.

【００４９】しかしながら、ストライプ幅を広くする
と、空間的ホールバーニングにより、光密度が一番高い
部分のキャリアが枯渇し、横モードが単峰性から双峰性
になってしまう。そこで、電流の流れる領域が光密度が
高くなるストライプの中心付近になるように制限してや
ることにより、キンクの発生を抑制でき、１０ｍＷ以上
の高い出力でも安定な横モードを達成することができ
る。However, when the stripe width is widened, the carrier having the highest light density is depleted due to spatial hole burning, and the transverse mode becomes unimodal to bimodal. Therefore, by limiting the region where the current flows to be near the center of the stripe where the light density is high, the occurrence of kink can be suppressed, and a stable transverse mode can be achieved even with a high output of 10 mW or more.

【００５０】この実施形態では、Ｈ2プラズマ中で３５
０℃で熱処理しｐ型半導体を不活性化することで、高抵
抗化を達成したが、キャリアを活性層に注入する幅が単
一横モードにするためのストライプの幅よりも狭くする
方法であればどのような方法によってもよい。例えば、
イオン注入でもよい。In this embodiment, 35% H 2 plasma is used.
Although a high resistance was achieved by inactivating the p-type semiconductor by heat treatment at 0 ° C., the width of the carrier injection into the active layer was made smaller than the width of the stripe for forming a single transverse mode. Any method may be used. For example,
Ion implantation may be used.

【００５１】次に活性層の構造について説明する。図１
では活性層に図１１に示すようなＧａ0.2Ｉｎ0.8Ｎを用
いた場合について説明したが、活性層には多重量子井戸
（ＭＱＷ）を用いてもよい。例えば、図１３に示すよう
なＧａ0.2Ｉｎ0.8Ｎ井戸層４０４とＧａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ
障壁層４０５から成るＭＱＷ構造でも構わない。Next, the structure of the active layer will be described. Figure 1
In the above, the case where Ga0.2In0.8N as shown in FIG. 11 is used for the active layer has been described, but a multiple quantum well (MQW) may be used for the active layer. For example, a Ga0.2In0.8N well layer 404 and a Ga0.95In0.05N as shown in FIG.
An MQW structure including the barrier layer 405 may be used.

【００５２】図１３の構造では伝導帯側と価電子帯側の
バンド不連続の比率は約１：１になっている。レーザの
温度特性等の向上のためには伝導帯側、すなわち有効質
量の小さなのバリアΔＥcを高くする方がよい。そうす
ることで、例えば、キャリア（電子）のｐクラッド層へ
のオーバーフローを抑制でき、レーザ特性が向上する。
ＭＱＷ構造の一例を挙げると、図１２に示すように障壁
層にＡｌ0.1Ｇａ0.8Ｉｎ0.1Ｎ層４０２を用いる方法が
ある。In the structure shown in FIG. 13, the ratio of the band discontinuity between the conduction band side and the valence band side is about 1: 1. In order to improve the temperature characteristics of the laser, it is preferable to increase the conduction band side, that is, the barrier ΔEc having a small effective mass. By doing so, for example, overflow of carriers (electrons) to the p-cladding layer can be suppressed, and laser characteristics are improved.
As an example of the MQW structure, there is a method using an Al0.1Ga0.8In0.1N layer 402 as a barrier layer as shown in FIG.

【００５３】結晶成長の観点から言えば、ＭＱＷ構造の
井戸層（ウエル層）と障壁層（バリア層）のＩｎ組成は
ほぼ等しくするのが望ましい。その理由を以下に示す。
ＡｌＧａＩｎＮ系半導体の結晶成長温度は７００℃以上
と非常に高い。ＡｌＧａＩｎＮ系半導体を成長する際
に、III族元素であるＡｌとＧａとＩｎの組成を正確に
制御する必要があるが、この３つの元素のうちＩｎの組
成制御が最も難しい。それは、Ｉｎの蒸気圧が高いため
で、７００℃以上という高い成長温度では、取り込まれ
たＩｎが結晶表面から再蒸発してしまうためである。そ
こで、ＭＱＷ構造の井戸層と障壁層のＩｎ組成をほぼ同
じくすることで、ＭＱＷ構造内でのＩｎの取り込まれを
ほぼ一定にし（すなわち原料であるＴＭＩの流量はほぼ
一定とし）、結晶成長をより容易にすることができる。From the viewpoint of crystal growth, it is desirable that the well layer (well layer) and the barrier layer (barrier layer) of the MQW structure have substantially the same In composition. The reason is shown below.
The crystal growth temperature of an AlGaInN-based semiconductor is as high as 700 ° C. or higher. When growing an AlGaInN-based semiconductor, it is necessary to precisely control the composition of the group III elements Al, Ga, and In, but it is most difficult to control the composition of In among the three elements. This is because the vapor pressure of In is high, and at a high growth temperature of 700 ° C. or higher, the captured In re-evaporates from the crystal surface. Therefore, by making the In composition of the well layer and the barrier layer of the MQW structure substantially the same, the incorporation of In in the MQW structure is made substantially constant (that is, the flow rate of TMI as a raw material is made substantially constant), and crystal growth is performed. Can be easier.

【００５４】この構造により、井戸層と障壁層のＩｎ組
成をほぼ等しくし、ΔＥｃの大きな活性層構造を構成で
きるので、レーザの環境温度を８０度程度の高温にして
も、電子のオーバーフロが小さく、しきい値の小さいレ
ーザを実現することができる。With this structure, the In composition of the well layer and the barrier layer can be made substantially equal, and an active layer structure having a large ΔEc can be formed. Therefore, even if the ambient temperature of the laser is as high as about 80 ° C., electron overflow occurs. A small laser with a small threshold can be realized.

【００５５】[0055]

【発明の効果】本発明によれば、選択成長によりレーザ
の共振器を形成することができるため、共振器面での固
有欠陥により非発光中心が形成を抑制でき、信頼性の高
い半導体レーザを実現することができる。According to the present invention, since a laser cavity can be formed by selective growth, the formation of non-emission centers due to intrinsic defects on the cavity surface can be suppressed, and a highly reliable semiconductor laser can be obtained. Can be realized.

【００５６】本発明によれば、半導体レーザの共振器面
の最上面が、発光波長のエネルギーよりも大きなバンド
ギャップエネルギーを有する、いわゆる窓構造とするこ
とができるので、高出力動作が可能となり、信頼性の高
い半導体レーザを実現することができる。また、共振器
面の近傍を高抵抗化することで、信頼性の高い半導体レ
ーザとすることができる。According to the present invention, since the uppermost surface of the resonator surface of the semiconductor laser can have a so-called window structure having a band gap energy larger than the energy of the emission wavelength, a high output operation can be achieved. A highly reliable semiconductor laser can be realized. Further, by increasing the resistance in the vicinity of the resonator surface, a highly reliable semiconductor laser can be obtained.

【００５７】本発明によれば、端面コート膜にＳｒxＴ
ｉyＯz（x＞0）を用いることにより、端面破壊に強い、
耐圧の高い半導体レーザを得ることができる。According to the present invention, the SrxT
By using iyOz (x> 0), it is strong against end face destruction.
A semiconductor laser with high withstand voltage can be obtained.

【００５８】本発明によれば、半導体の積層膜がＧａx
Ｉｎ1-xＮ（0≦x≦1）とＡｌkＧａlＩｎmＮ（0≦k, l,
m≦1、k+l+m=1）を有し、少なくともフッ素を含有する
ガスを用いて選択的に上記ＧａxＩｎ1-xＮ層の一部をド
ライエッチングし、、かつ該ＡｌkＧａlＩｎmＮのＡｌ
組成kが0.1以上とすることで、エッチングの選択性を高
めることができる。According to the present invention, the semiconductor laminated film is Gax
In1-xN (0 ≦ x ≦ 1) and AlkGalInmN (0 ≦ k, l,
m ≦ 1, k + 1 + m = 1), and selectively dry-etch a part of the GaxIn1-xN layer using a gas containing at least fluorine, and
When the composition k is 0.1 or more, the selectivity of etching can be increased.

【００５９】本発明の半導体レーザによれば、レーザ光
を単一横モードにするために、キャリアを活性層に注入
する幅が、ストライプの幅よりも狭くすることで、横モ
ードを安定化させることができる。According to the semiconductor laser of the present invention, the width of injection of carriers into the active layer is made narrower than the width of the stripe in order to make the laser light into a single transverse mode, thereby stabilizing the transverse mode. be able to.

【００６０】本発明の半導体レーザによれば、井戸層に
ＧａxＩｎ1-xＮ（0≦x≦1）、井戸層と接触する障壁層
がＡｌkＧａlＩｎmＮ（0≦k, l, m≦1、k+l+m=1）の多
重量子井戸構造とし、ΔＥcを大きくすることで、温度
特性を向上させることができる。According to the semiconductor laser of the present invention, GaxIn1-xN (0≤x≤1) is formed in the well layer, and AlkGalInmN (0≤k, l, m≤1, k + 1 + By adopting a multiple quantum well structure of m = 1) and increasing ΔEc, temperature characteristics can be improved.

【００６１】本発明によれば、ｎ型のＡｌkＧａlＩｎm
Ｎ（0≦k, l, m≦1、k+l+m=1）に形成される電極にＰｔ
およびＴｉを含有させることで、Ａｕの拡散によるコン
タクト抵抗の上昇を抑制できる。According to the present invention, the n-type AlkGalInm
N (0 ≦ k, l, m ≦ 1, k + l + m = 1)
By containing Ti and Ti, an increase in contact resistance due to the diffusion of Au can be suppressed.

【００６２】本発明によれば、ｎ型のＡｌkＧａlＩｎm
Ｎ（0≦k, l, m≦1、k+l+m=1）に形成される電極にＴｉ
Ｎを含有させることで、Ａｕの拡散によるコンタクト抵
抗の上昇を抑制できる。According to the present invention, n-type AlkGalInm
N (0 ≦ k, l, m ≦ 1, k + l + m = 1)
By containing N, an increase in contact resistance due to the diffusion of Au can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の半導体レーザの構造断面図FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor laser of the present invention.

【図２】本発明の半導体レーザの製造工程断面図（共振
器方向）FIG. 2 is a cross-sectional view of a manufacturing process of the semiconductor laser of the present invention (in the direction of the resonator).

【図３】本発明の半導体レーザの断面図FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor laser of the present invention.

【図４】本発明の半導体レーザの断面図FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor laser of the present invention.

【図５】本発明の半導体レーザの断面図FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor laser of the present invention.

【図６】本発明の半導体レーザの断面図FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor laser of the present invention.

【図７】本発明の半導体レーザの製造工程断面図（共振
器と垂直方向）FIG. 7 is a sectional view of a manufacturing process of the semiconductor laser of the present invention (in a direction perpendicular to the resonator).

【図８】本発明の半導体レーザの製造工程断面図（共振
器と垂直方向）FIG. 8 is a sectional view of a manufacturing process of the semiconductor laser of the present invention (in a direction perpendicular to the resonator).

【図９】本発明の半導体レーザの製造工程断面図（共振
器と垂直方向）FIG. 9 is a sectional view of a manufacturing process of the semiconductor laser of the present invention (in a direction perpendicular to the resonator)

【図１０】本発明の半導体レーザの断面図（共振器と垂
直方向）FIG. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor laser of the present invention (in the direction perpendicular to the resonator).

【図１１】本発明の活性層付近のバンドキャップエネル
ギー図FIG. 11 is a bandcap energy diagram near the active layer of the present invention.

【図１２】本発明の活性層付近のバンドキャップエネル
ギー図FIG. 12 is a band cap energy diagram near the active layer of the present invention.

【図１３】従来の活性層付近のバンドキャップエネルギ
ー図FIG. 13 is a conventional band cap energy diagram near an active layer.

【図１４】本発明のｎ側電極構造断面図FIG. 14 is a sectional view of an n-side electrode structure according to the present invention.

【図１５】従来のＧａＮ系半導体レーザの構造断面図FIG. 15 is a structural sectional view of a conventional GaN-based semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ｎ−サファイア基板 ２ ＳｉＯ2マスク ３ ｎーＧａＮコンタクト層 ４ ｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層 ５ Ｇａ0.8Ｉｎ0.2Ｎ活性層 ６ ｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層 ７ ｐーＧａＮコンタクト層 ８ ｐ側電極 ９ ｎ側電極 ２０１ 共振器ミラー ２０２ 端面コート ２０３ ＳｉＯ2 ２０４ ＳｒＴｉＯ ３０１ ｎ−サファイア基板 ３０２ ｎーＧａＮコンタクト層 ３０３ ｎ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層 ３０４ 活性層 ３０５ ｐ−Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ第一クラッド層 ３０６ ｐーＧａＮ第二クラッド層 ３０７ ｐーＧａＮコンタクト層 ３０８ ＳｉＯ2 ３０９ ＳｉＯ2 ３１０ ｐ側電極 ３１１ ｎ側電極 ４０１ 不活性領域 ５０１ Ｇａ0.8Ｉｎ0.2Ｎ井戸層 ５０２ Ａｌ0.1Ｇａ0.8Ｉｎ0.1Ｎ障壁層 ５０３ 光ガイド層 ５０４ Ｇａ0.8Ｉｎ0.2Ｎ井戸層 ５０２ Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ障壁層 １００１ サファイア基板 １００２ ＧａＮ層 １００３ ｎ型ＧａＮ層 １００４ ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ層 １００５ ｎ型ＧａＮ層 １００６ ＭＱＷ活性層 １００７ ｐ型ＧａＮ層 １００８ ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ層 １００９ ｐ型ＧａＮ層 １０１０ ｐ側電極 １０１１ ｎ側電極 Reference Signs List 1 n-sapphire substrate 2 SiO2 mask 3 n-GaN contact layer 4 n-Al0.1Ga0.9N cladding layer 5 Ga0.8In0.2N active layer 6 p-Al0.1Ga0.9N cladding layer 7 p-GaN contact layer 8 p Side electrode 9 n-side electrode 201 resonator mirror 202 end face coat 203 SiO2 204 SrTiO 301 n-sapphire substrate 302 n-GaN contact layer 303 n-Al0.1Ga0.9N cladding layer 304 active layer 305 p-Al0.1Ga0.9N One cladding layer 306 p-GaN second cladding layer 307 p-GaN contact layer 308 SiO2 309 SiO2 310 p-side electrode 311 n-side electrode 401 Inactive region 501 Ga0.8In0.2N well layer 502 Al0.1Ga0.8In0.1N barrier Layer 503 Light guide layer 504 Ga0.8In0.2N well layer 502 Ga0.95In 0.05N barrier layer 1001 sapphire substrate 1002 GaN layer 1003 n-type GaN layer 1004 n-type Al0.05Ga0.95N layer 1005 n-type GaN layer 1006 MQW active layer 1007 p-type GaN layer 1008 p-type Al0.05Ga0.95N layer 1009 p-type GaN layer 1010 p-side electrode 1011 n-side electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 足立 秀人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA11 AA13 AA74 AA83 AA87 AA88 CA07 CB05 CB20 CB22 DA05 DA35 EA28  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Masahiro Kume, 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Yusaburo Ban 1006 Kadoma, Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor Hideto Adachi 1006 Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture F-term in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】基板と、前記基板主面上に形成された選択
成長可能な膜と、前記選択成長可能な膜に形成された開
口部と、前記開口部に形成された半導体多層膜とを備
え、前記半導体多層膜の両端面が選択成長により形成さ
れた共振器になっている、半導体発光素子。1. A substrate, a selectively growable film formed on a main surface of the substrate, an opening formed in the selectively growable film, and a semiconductor multilayer film formed in the opening. A semiconductor light-emitting device comprising: a resonator formed by selectively growing both end faces of the semiconductor multilayer film. 【請求項２】前記半導体多層膜は、前記開口部と前記選
択成長可能な膜の一部にも形成されている請求項１に記
載の半導体発光素子。2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said semiconductor multilayer film is also formed in said opening and a part of said selectively growable film. 【請求項３】前記半導体多層膜における、前記基板主面
と垂直の相対する二つの共振器端面が前記選択成長可能
な膜上にも形成されており、前記共振器の最上面が、発
光波長のエネルギーよりも大きなバンドギャップエネル
ギーを有する請求項２に記載の半導体発光素子。3. The semiconductor multilayer film, wherein two opposing resonator end faces perpendicular to the main surface of the substrate are also formed on the film that can be selectively grown, and an uppermost surface of the resonator has an emission wavelength. 3. The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the semiconductor light emitting device has a band gap energy larger than the energy of the semiconductor light emitting device. 【請求項４】前記共振器端面が、高抵抗化されている請
求項３に記載の半導体発光素子。4. The semiconductor light emitting device according to claim 3, wherein the end face of the resonator has a high resistance. 【請求項５】基板主面上に、選択成長可能な膜を形成す
る工程と、前記膜に開口部を形成する工程と、前記開口
部に、ｐｎ接合を有する半導体多層膜を選択成長により
形成する工程とを備え、前記選択成長によって形成され
た半導体多層膜の、前記基板主面と垂直の相対する二つ
の面をレーザ共振器とする、半導体レーザの製造方法。5. A step of forming a film that can be selectively grown on a main surface of a substrate, a step of forming an opening in the film, and forming a semiconductor multilayer film having a pn junction in the opening by selective growth. A method of manufacturing a semiconductor laser, wherein two opposing surfaces perpendicular to the main surface of the substrate of the semiconductor multilayer film formed by the selective growth are used as laser resonators. 【請求項６】前記半導体多層膜は、前記開口部と前記選
択成長可能な膜の一部にも形成されている、請求項５に
記載の半導体発光レーザの製造方法。6. The method for manufacturing a semiconductor light emitting laser according to claim 5, wherein said semiconductor multilayer film is also formed in said opening and a part of said selectively growable film. 【請求項７】前記半導体多層膜における、前記基板主面
と垂直の相対する二つの共振器端面が前記選択成長可能
な膜上にも形成されており、前記共振器の最上面が、発
光波長のエネルギーよりも大きなバンドギャップエネル
ギーを有する請求項６に記載の半導体レーザの製造方
法。7. The semiconductor multilayer film, wherein two opposing resonator end faces perpendicular to the main surface of the substrate are also formed on the film that can be selectively grown, and the uppermost face of the resonator has an emission wavelength. 7. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 6, which has a band gap energy larger than the energy of the semiconductor laser. 【請求項８】前記共振器端面をの近傍を高抵抗化する工
程を有する請求項７に記載の半導体レーザの製造方法。8. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 7, further comprising the step of increasing the resistance in the vicinity of the end face of the resonator. 【請求項９】水素原子を含有するガス中で熱処理するこ
とによって高抵抗化する請求項８に記載の半導体レーザ
の製造方法。9. The method according to claim 8, wherein the resistance is increased by heat treatment in a gas containing hydrogen atoms. 【請求項１０】前記選択成長可能な膜で隣接する半導体
素子を分離する工程を有する請求項５に半導体レーザの
製造方法。10. A method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 5, further comprising the step of separating adjacent semiconductor elements by said selectively growable film. 【請求項１１】半導体多層膜が、ＡｌＧａＩｎＮ系材料
で構成されている請求項５〜１０のいずれかに記載の半
導体レーザの製造方法。11. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 5, wherein the semiconductor multilayer film is made of an AlGaInN-based material. 【請求項１２】半導体多層膜が、ＡｌＧａＩｎＮ系材料
で構成されている請求項１〜４のいずれかに記載の半導
体発光素子。12. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor multilayer film is made of an AlGaInN-based material.